福島・茨城県境に位置する塩ノ平断層,車断層の活動性評価研究

青木 和弘; 今井 宏太朗; 瀬下 和芳; 木村 恵; 桐田 史生; 中西 龍二

JAEA-Research 2024-005, 177 Pages, 2024/10

JAEA-Research-2024-005.pdf:12.02MB

塩ノ平断層は福島・茨城県境付近に位置し、2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(Mw6.7)によって出現した。一方、その南方延長上の車断層ではこの地震による地表変状は認められなかった。上載層が存在しない場合や断層との切断関係を検討できる鉱物脈・岩脈が見つからない場合の断層の活動性評価について、破砕帯の性状に着目した新たな手法の開発を目的に塩ノ平断層(塩ノ平地点、別当地点)と車断層(水上北地点)の3箇所で地質調査、試錐調査、化学分析、水理・力学試験を実施し、評価すべき物性データの抽出・分析を行った。回転せん断式低速高速摩擦試験機を用い、断層ガウジのすべり速度Vと摩擦係数との関係を調べた。塩ノ平地点と別当地点の試料ではがにほとんど依存しない低速域、がの増加とともに増加する中速域、がすべりとともに劇的に低下する高速域に区分された。一方、水上北地点の試料では速度に対する依存性は認められなかった。地下の割れ目に高圧注水を行うことで断層の三次元変位(mmm)を測定するSIMFIP法による断層スリップ試験を実施した。塩ノ平地点では断層すべりはクーロン破壊としてモデル化でき、すべり速度に対して摩擦の依存性を示した。一方、水上北地点では断層すべりはクーロン破壊で表現できず、複数の亀裂やすべり面を利用した複雑な応答が確認された。水圧モニタリング孔での水圧応答から、断層部を挟む領域の水理特性をGRFモデル(Barker、1988)により評価し、透水係数、比貯留量、流れ次元などを明らかにした。透水係数および比貯留量は塩ノ平が水上北よりも大きく、流れ次元は塩ノ平が概ね三次元流であり、水上北が二次元フラクショナル流となった。塩ノ平地点と水上北地点のコア試料からせん断面の姿勢やせん断センスなどの断層スリップデータを取得し、多重逆解法による応力解析を行った。破砕帯を形成した運動と応力履歴を分析した結果、塩ノ平地点において5つ、水上北地点において2つの活動ステージが復元された。本研究では断層ガウジの摩擦特性、断層破壊モードや破砕部の水理特性、断層の活動ステージなどで、塩ノ平地点と水上北地点で顕著な違いが確認された。当該断層内での調査地点を増やすだけでなく、他地域の断層への適用を通じて断層活動性評価手法としての信頼性向上を計る必要がある。

東海再処理施設における津波による漂流物の影響評価

西野 紗樹; 坪井 雅俊; 岡田 純平; 三枝 祐; 大森 一樹; 安尾 清志; 瀬下 和芳; 堂村 和幸; 山本 昌彦

日本保全学会第17回学術講演会要旨集, p.541 - 548, 2021/07

廃止措置を進めている東海再処理施設では、安全上リスクが高い高放射性廃液を取扱う高放射性廃液貯蔵場(HAW)及びガラス固化技術開発施設(TVF)の地震・津波等に対する安全対策を最優先で進めている。本発表では、複数の安全対策のうち、津波防護対策について、東海再処理施設に津波が襲来した際に漂流物化する可能性のある建物・設備等を調査後、津波の流況及び漂流物の軌跡解析結果から、両施設への漂流物の到達の有無を評価した。

断層面の形態観察に基づく断層活動性評価手法の検討

田中 義浩*; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 鈴木 一成*; 瀬下 和芳; 青木 和弘; 島田 耕史; 渡邊 貴央; 中山 一彦

応用地質, 59(1), p.13 - 27, 2018/04

https://doi.org/10.5110/jjseg.59.13

上載地層法が適用できない断層の活動性評価に資するため、活断層と非活断層の断層露頭で断層面の形態観察を実施し、断層活動性評価の指標を検討した。活断層としては五助橋断層の五助ダム上流露頭と六甲断層の船坂西露頭を、非活断層として六甲蓬莱峡のK地点を対象に、断層面の「連続性」,「切断関係」,「平滑性」に着目した。連続性は「断面形状の連続区間率測定」、切断関係は「周辺構造の切断率測定」を行った。平滑性については「断面形状の平面区間率測定」、「粗さ/うねり形状の測定」及び「写真解析による算術平均粗さ測定」という3種類の測定を行い、合計5つの測定手法を検討した。本研究結果から、「断面形状の連続区間率測定」、「周辺構造の切断率測定」、「断面形状の平面区間率測定」について、活断層と非活断層を見分ける識別基準値を有する可能性が示された。なお、引き続き、識別基準値の明確化とその検証のために測定事例の追加・検討、議論が必要である。

J-PARCの緑化計画; 保全と再生への取り組み

山西 毅; 瀬下 和芳; 北見 俊幸; 丹 左京*

日本緑化工学会誌, 32(1), p.191 - 194, 2006/08

https://doi.org/10.7211/jjsrt.32.191

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の建設では、3.3haに及ぶ松林の伐採が行われている。当地は、保安林と自然環境保全地域に指定されており、その復旧にあたっては、環境保全に十分配慮することが求められているため、貴重植物の保護や森林植栽等、さまざまな試みを行っている。試験植栽については、第35回大会において口頭発表を行ったが、その後の追跡調査結果、伐採から復旧までの経緯と環境保全,再生への取り組みについて報告をする。

断層破砕帯の性状観察に基づく断層活動性評価手法の検討; 調査露頭の選定、断層面の形態観察,硬さと色調の評価

亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 中山 一彦; 瀬下 和芳; 青木 和弘; 田中 義浩; 島田 耕史; 鈴木 一成*; 下釜 耕太*; 稲田 徳之*

no journal, , 

断層の活動性評価はいわゆる上載地層法として、断層に上載する地層に断層の変位・変形が及んでいるかどうかによってなされる。しかし、基盤岩中に断層破砕帯があり、それを上載する最近の地層が分布していない場合には、活動性を評価することが困難となる。本研究では、活断層と非活断層の断層破砕帯の観察・分析に基づく活動性評価手法について検討を進めている。本発表では、文献調査・地表地質踏査により調査露頭を選定した(花崗岩地帯に限定)。活断層の指標断層として、兵庫県南部、六甲山地に分布する六甲-淡路断層帯五助橋断層と、有馬-高槻構造線六甲断層を選定し、非活断層の指標断層としては、六甲山地北部の六甲蓬莱峡付近断層を選定した。本発表では、主に露頭において簡便に実施できる調査方法に着目し、断層面の形態観察(連続性・平面性など)、と原位置試験として破砕帯の硬さ及び色調の評価について、それぞれの手法の妥当性を検討した結果を報告する。

塩ノ平断層における断層ガウジの摩擦係数

青木 和弘; 瀬下 和芳; 田中 義浩; 亀高 正男*; 酒井 亨*; 岡崎 和彦*; 嶋本 利彦*

no journal, , 

4.11地震による活動区間と非活動区間との違いに注目した調査・研究を進めており、今回の発表では、活動区間である塩ノ平断層の地表露頭から採取した断層ガウジを用いた低速・高速摩擦試験結果について報告する。試験機は、中国地震局地質研究所が所有する回転剪断式低速・高速摩擦試験機を用いた。試料は、塩ノ平断層のうち、別当露頭で確認された結晶片岩中の幅数十cmの厚い断層ガウジから採取したもの、塩ノ平露頭で確認された砂岩と結晶片岩の接する断層面に沿って確認された断層ガウジより採取した。試験条件は、断層ガウジ試料の初期圧密を15MPa、垂直応力1.02.0MPa、すべり速度20mm/s2.1m/sとし、低速・高速摩擦試験を実施した。また、無水及び含水条件下で実施し、更に、摩擦の速度依存性についても求めた。試験結果からは、両露頭の断層ガウジは、無水条件下で0.60.8程度の高い摩擦係数を示すのに対して、含水条件下では0.10.2の極めて低い摩擦係数を示した。また、断層ガウジの摩擦係数は速度の増加とともにわずかに増加し、高速ほど摩擦が大きくなる「速度強化」の性質をもつことが明らかになった。

塩ノ平断層の破砕部性状と変位センス

酒井 亨*; 亀高 正男*; 田中 由美子*; 青木 和弘; 田中 義浩; 丹羽 正和; 瀬下 和芳

no journal, , 

2011年4月11日の福島県浜通りの地震(以下、4.11地震)によって、全長約14kmにわたり地表地震断層が出現した(塩ノ平断層:石山ほか、2012)。この地表地震断層は西落ちの正断層センスで、最大変位量は約2mである。塩ノ平断層の出現位置には4.11地震よりも以前からすでに断層トレースが判読されており、一括して井戸沢断層と呼ばれていた(活断層研究会編、1991)。4.11地震により地表に現れた塩ノ平断層は井戸沢断層の西側トレースの一部にあたる。著者らは4.11地震による井戸沢断層の活動区間(塩ノ平断層)と非活動区間の違いに着目した断層破砕部の調査を行っており、地表地震断層に沿って複数の断層露頭が出現し、代表的な露頭として、活動区間から3地点(清道川,塩ノ平,別当)、非活動区間から1地点(滑石南)で調査を行った。今回の発表では、活動区間である塩ノ平,別当の2地点における露頭観察、断層破砕部の研磨片・薄片観察の結果を中心に報告する。

Frictional properties of Main Fault Gouge of Mont Terri, Switzerland

青木 和弘; 瀬下 和芳; Guglielmi, Y.*; Nussbaum, C.*; 嶋本 利彦*; Ma, S.*; Yao, L.*; 亀高 正男*; 酒井 亨*

no journal, , 

JAEA participated in the Fault Slip Experiment of Mont Terri Project which aims at understanding (1) the conditions for slip activation and stability of clay faults, and (2) the evolution of the coupling between fault slip, pore pressure and fluids migration. The experiment uses SIMFIP probe to estimate (1) the hydraulic and elastic properties of fault zone elements, (2) the state of stresses across the fault zone and (3) the fault zone apparent strength properties (friction coefficient and cohesion). To elaborate on the Fault Slip Experiment, JAEA performed friction experiment of borehole cores of depths 47.2m and 37.3m using a rotary-shear low to high-velocity friction apparatus at Institute of Geology, China Earthquake Administration.

走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた断層破砕帯の定方位試料の微細組織観察

中山 一彦; 島田 耕史; 瀬下 和芳; 田中 義浩; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 下釜 耕太*; 林 俊夫*

no journal, , 

断層破砕帯にはさまざまなスケールの変形構造が形成されており、これらをもとに断層の運動方向を特定することができる。細粒な断層破砕物質には、露頭スケールで明瞭な変形組織が認定できない場合も多く、薄片観察などのよりマイクロスケールでの観察が必須となっている。また、断層面上に残された条線は、断層のずれの方向を特定するための重要な手がかりとなる。しかし、肉眼による条線観察では、コメットマークなどの運動方向を1方向に特定する構造が見られない場合には、断層の運動方向を2方向から絞れない場合も多い。一方、走査型電子顕微鏡を用いた断層面や断層破砕物質の観察は古くから行われている(例えば、宇井、1986など)。筆者らは、断層破砕帯の性状観察・分析による断層活動の評価手法について研究を行っている。その一環として、破砕帯から採取した定方位試料、又は断層破砕帯そのものからSEM観察用の定方位試料を作製し、観察を実施した。断層破砕物質のSEM観察では、定方位で観察を実施することが望ましい。しかし、軟質かつ脆い断層破砕物質を、方位情報を保持たせたままSEMの試料室に入るサイズに整形することはしばしば困難を伴う。この問題をクリアし簡便かつ的確にSEM観察用の定方位試料を作製する手法を紹介する。そして、有馬高槻構造線・六甲断層や塩ノ平断層などを対象にした、破砕帯試料のSEM観察の結果を報告する。

塩ノ平断層及び車断層の断層破砕帯をターゲットとした定方位ボーリング

鈴木 悠爾*; 亀高 正男*; 青木 和弘; 瀬下 和芳; 村田 誠一*

no journal, , 

車断層を対象に断層調査を目的として行った定方位ボーリング調査、特に面構造の計測手法について検討した。定方位コアを三点測定及びゴニオメーターで測定した結果と、ボアホールカメラ調査の測定結果をそれぞれ比較した。走向のずれは、比較した全データのうちの約半数が10以下で、残りのデータも概ね20 以下のずれで収まっていた。傾斜のずれは、全データのうち3分の1強が10以下で、残りのデータのうち3分の1弱が20以下であった。定方位コアの計測及びボアホールカメラ観察による面構造の姿勢の測定結果を比較したところ、大幅な差異は認められなかったことから、定方位ボーリングの精度が高いことを報告する。